便攜式噪聲及電磁輻射檢測(cè)儀

一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

人們?cè)絹?lái)越重視自己的生活質(zhì)量，隨著城市化的不斷擴(kuò)大以及電子設(shè)備的迅速普及，噪聲污染和電測(cè)輻射也更加的被人們所關(guān)注。本文介紹的家用便攜式噪聲及電磁輻射檢測(cè)儀能實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁輻射及噪音的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在液晶模塊上同時(shí)顯示出來(lái)，體積小，易攜帶，測(cè)量方便可靠。將來(lái)人們會(huì)對(duì)具有此功能的儀器需求度越來(lái)越高。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

隨著近代工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染也隨之產(chǎn)生，噪聲污染就是環(huán)境污染的一種，已經(jīng)成為對(duì)人類(lèi)的一大危害。在各大城市的繁華街區(qū)和居民區(qū)，已有大型環(huán)境噪聲顯示器豎立街頭。但目前國(guó)內(nèi)的便攜式噪聲測(cè)試儀，多為價(jià)格昂貴的進(jìn)口專(zhuān)用設(shè)備，除衛(wèi)生、計(jì)量等環(huán)保專(zhuān)業(yè)部門(mén)擁有外，無(wú)法作為民用品推廣普及。并且，隨著人們對(duì)電子設(shè)備的依賴(lài)越來(lái)越大，電磁輻射已經(jīng)成為了人們面對(duì)的另一大新型污染源，它對(duì)人體的健康有很大的危害。由于電磁輻射看不見(jiàn)摸不著，人們無(wú)法通過(guò)感覺(jué)器官察覺(jué)到這種隱形污染。所以，很有必要設(shè)計(jì)一種能同時(shí)檢測(cè)噪聲和電磁輻射的便攜民用裝置。

2.1 功能要求

能夠?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的噪聲強(qiáng)度及電磁輻射進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)架如圖1

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 性能要求

能夠監(jiān)測(cè)9KHz~100MHz頻率范圍內(nèi)1v/m~300v/m的場(chǎng)強(qiáng)。還能夠監(jiān)測(cè)20~96db范圍內(nèi)的噪聲。并同時(shí)將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。

三、方案設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理

1）：電磁輻射檢測(cè)部分

電磁輻射檢測(cè)部分由AR公司生產(chǎn)的FM2000場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)儀檢測(cè)電磁信號(hào)，信號(hào)首先通過(guò)濾波網(wǎng)絡(luò)送至放大電路在輸入到高精度模/數(shù)轉(zhuǎn)換中，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入AVR單片機(jī)中進(jìn)行處理。最后將結(jié)果反映在液晶屏上。

這里選擇FM2000場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)儀是因?yàn)樗蓹z測(cè)的電磁輻射的頻率范圍和場(chǎng)強(qiáng)范圍大，頻率范圍為9KHz~100MHz，可測(cè)場(chǎng)強(qiáng)范圍為1v/m~300v/m，且測(cè)量精度高。放大電路選擇兩級(jí)放大，第一級(jí)選擇低功耗運(yùn)算放大器AD620，AD620是完全差分放大器，激光電阻微調(diào)工藝，具有很高的共模抑制比和線(xiàn)性度。第二級(jí)采用高精度，低失調(diào)電壓型運(yùn)算放大器OP07實(shí)現(xiàn)。AD轉(zhuǎn)換部分使用AD574A，它是美國(guó)Analog公司推出的單片高速12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，低功耗，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)較零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容器件即可構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換器。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2：

圖2電磁輻射檢測(cè)部分系統(tǒng)硬件框圖

2）：噪聲檢測(cè)部分：

人對(duì)不同聲強(qiáng)的感覺(jué)：

無(wú)法忍受：150dB~130dB

感到疼痛：130dB~110dB

很吵：110dB~70dB

較靜：70dB~50dB

安靜：50dB~30dB

極靜：30dB~10dB

無(wú)聲：0dB

首先，采集噪音用膜片式晶體傳聲器來(lái)采集，它可以將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，噪聲的強(qiáng)弱可以使膜片感受聲壓的情況不同，從而轉(zhuǎn)化為不同大小的電信號(hào)。

接著，電信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器進(jìn)行放大，使其信號(hào)的功率達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

放大后的信號(hào)進(jìn)入V/F轉(zhuǎn)換電路，它主要是由LM3331構(gòu)成的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路。LM331使用了新型溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)和4伏電源電壓下都有較高精度。LM331A可得到只有價(jià)格高的V/F轉(zhuǎn)換器才有的高水平精度—溫度。由LM331構(gòu)成的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，輸出的頻率信號(hào)變成TTL電平送給AVR單片機(jī)，作為T(mén)0的計(jì)數(shù)脈沖。該轉(zhuǎn)換電路線(xiàn)性良好，抗干擾能力強(qiáng)，輸出頻率范圍在10—10000Hz以上，其變化比達(dá)103，優(yōu)于普通8位并行A/D轉(zhuǎn)換器，有利于提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。

最后，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入AVR單片機(jī)進(jìn)行處理，并將處理后的結(jié)果反應(yīng)在液晶屏上。

噪聲檢測(cè)部分的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3

圖3噪聲檢測(cè)部分的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

3.2 硬件平臺(tái)選用及資源配置

為了能很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能，我們選用EVK1100開(kāi)發(fā)板。EVK1100是一個(gè)基于AVR32 AT32UC3A單片機(jī)控制器的評(píng)估套件和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。它配備一系列豐富的外設(shè)、內(nèi)存，并且可充分開(kāi)發(fā)AVR32設(shè)備的全部潛能，這是一款實(shí)現(xiàn)我們的想法的最好選擇！

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)軟件構(gòu)架如圖5

圖5系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3.4 系統(tǒng)軟件流程

圖4為噪聲檢測(cè)部分軟件流程圖，圖5為電磁輻射檢測(cè)部分。

3.4 系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

能夠監(jiān)測(cè)9KHz~100MHz頻率范圍內(nèi)1v/m~300v/m的場(chǎng)強(qiáng)。還能夠監(jiān)測(cè)20~96db范圍內(nèi)的噪聲。并同時(shí)將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。

推薦閱讀：30例經(jīng)典檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)完整解決方案，從實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)